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    “深时环境、气候与生命”主题专辑
    “深时环境、气候与生命”主题专辑目次
    2017, 24(1): 0-0. 
    摘要 ( 108 )   PDF(608KB) ( 144 )  
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    特约主编致读者
    特约主编致读者
    吴怀春,万晓樵
    2017, 24(1): 0-0. 
    摘要 ( 166 )   PDF(608KB) ( 408 )  
    相关文章 | 计量指标
    地球科学思维
    深时古气候对未来气候变化的启示
    王成善,王天天,陈曦,高远,张来明
    2017, 24(1): 1-17. 
    DOI: 10.13745/j.esf.2017.01.001

    摘要 ( 308 )   PDF(2057KB) ( 842 )  
    当前人类活动引起大气中二氧化碳(CO2)的浓度逐渐升高,地球气候可能将发生不可逆的变化,从目前的冰室气候进入温室气候状态。文中通过对现在地球气候系统与深时温室气候时期的大气CO2浓度与气候变化临界点、温度与温度梯度、海平面变化与水循环、大洋水体氧化还原状态几个方面进行对比和分析,提出对地球在这种温室气候状态中的气候动力系统的认识亟待提高。尽管深时温室气候并不严格等同于未来地球的气候,但深时时期形成的地质记录为我们提供了全尺度洞察在温室气候状态下地球系统是如何运行的一个天然实验室。
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    深时生物
    中国东北地区白垩纪温室时期陆相生物群与气候环境演化
    万晓樵,吴怀春,席党鹏,刘美羽,覃祚焕
    2017, 24(1): 18-31. 
    DOI: 10.13745/j.esf.2017.01.002

    摘要 ( 212 )   PDF(2446KB) ( 553 )  
    地球历史中生命与环境不断发生更替,先后形成寒武纪生态系统、古生代生态系统和现代生态系统。地域上,又分为海洋生态系统和陆地生态系统。中生代以来,中国以陆地生态系统为特色。东北地区发育以松辽、嘉荫盆地为主的大型白垩纪沉积盆地,以及冀北、辽西和内蒙古东部盛产热河生物群的火山沉积盆地。白垩纪先后发育有热河生物群、阜新生物群、松花江生物群和嘉荫生物群。该地区白垩系是建立中国陆相地层格架的标准,依据不同生物群发育及气候演化阶段,自下而上被划分为下白垩统冀北阶、热河阶和辽西阶,上白垩统农安阶、松花江阶和绥化阶。基于松科1井多重地层学研究,完善了包括磁性地层、天文地层、同位素年代地层、生物地层和定量地层学为主的中国晚白垩世陆相年代地层的标准,还使其达到与国际地层表的对比。通过生物群的宏观演化,探讨了中国东北地区白垩纪环境与气候的演化规律,明确了晚白垩世的2次重大湖泊事件。其中,湖泊咸化问题得到深入研究,从古生物学和地球化学角度为松辽湖盆的海侵活动提供了可靠证据。化石与地化记录揭示,当时全球高海平面的影响可能波及松辽盆地,海水短暂地侵入湖盆,带入海相生物,引发海水咸化、δ13Corg异常和有机质大量埋藏。这些记录可与全球高海平面地层对比。嫩江组下部海侵印记最为明显,其背景与第3期大洋缺氧事件(OAE 3)极为相近。松辽盆地的环境演化既受制于区域性构造作用,也受控于全球气候的影响,更代表了白垩纪温室时期的东亚陆地表现。
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    鄂尔多斯北部侏罗纪延安组、直罗组孢粉化石及其古气候意义
    孙立新,张云,张天福,程银行,李艳峰,马海林,杨才,郭佳成,鲁超,周晓光
    2017, 24(1): 32-51. 
    DOI: 10.13745/j.esf.2017.01.003

    摘要 ( 199 )   PDF(2869KB) ( 347 )  
    神山沟剖面位于鄂尔多斯盆地东北缘内蒙古东胜地区, 侏罗纪延安组、直罗组富含孢粉化石。延安组为煤系沉积地层,岩性以灰白色砂岩、灰色粉砂岩夹泥岩为主,局部发育砾岩,可见5、6套煤层;直罗组为重要的含铀岩系,岩性以灰色黄绿色砂岩、灰色粉砂岩夹紫红色泥岩、泥质粉沙岩为主。文中通过对神山沟剖面延安组和直罗组孢粉化石的分析,在延安组中识别出CyathiditesDictyophylliditesCycadopites(CDC)和CyathiditesOsmundaciditesLycopodiumsporitesConcentrisporitesDisacciatrileti(COLCD)2个孢粉组合带,通过对孢粉化石属种的分析,得出本剖面延安组孢粉组合的时代为早中侏罗世早期;直罗组孢粉组合为CyathiditesOsmundaciditesCycadopitesDisacciatrileti(COCD)组合带,时代中侏罗世中期。结合地质、元素地球化学、古植物及其孢粉化石的定量分析表明,从延安组向直罗组其总体上反映了从温暖潮湿的亚热带向半干旱干旱炎热的气候转变,反映燕山运动早期中侏罗世一次重要的古气候变化事件,古气候对煤、砂岩型铀的成矿具有特殊的地质意义。
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    中国中生代木化石研究新进展:多样性变化及古气候波动
    王永栋,田宁,蒋子堃,杨小菊,丁秋红
    2017, 24(1): 52. 
    DOI: 10.13745/j.esf.2017.01.004

    摘要 ( 164 )   PDF(6329KB) ( 424 )  
    作为植物化石的重要组成部分,木化石不仅在探究地质历史时期植物群的组成特征和植物界演化方面发挥着重要作用,而且也是反映陆地生态系统古气候变化和古生态环境重建的重要证据之一。中国中生代木化石不仅数量丰富,而且类型多样,研究成果丰硕。近年来,在四川、重庆、云南、辽西和新疆等三叠纪—白垩纪化石产地和层位陆续发现了一批木化石新材料,进一步丰富了我们对中国中生代木化石的多样性的认识,并在利用木化石揭示三叠纪至白垩纪陆相古气候特征和变化方面取得积极进展。文中重点介绍在四川盆地晚三叠世、辽西侏罗纪燕辽生物群及早白垩世热河生物群中的木化石新发现并分析其古气候指示意义,揭示上述化石所反映的气候降温事件、古气候波动及其与带毛恐龙出现的关系等。通过对中生代木化石多样性演化、时空分布模式以及木材生长轮解剖特征的研究和分析揭示侏罗纪和白垩纪的古气候整体特征,并对中国中生代木化石研究领域存在的问题和未来的研究方向提出展望。
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    深时气候与环境
    云南腾冲上新统Platycladus tengchongensis sp.nov.表皮构造与古CO2恢复
    邓鹏,董俊玲,王姿晰,王雪莲,杨国林,何雨栗,华一帆,孙柏年
    2017, 24(1): 65-77. 
    DOI: 10.13745/j.esf.2017.01.005

    摘要 ( 145 )   PDF(2263KB) ( 292 )  
    在云南腾冲上新统芒棒组发现了角质层保存完好的侧柏化石。通过与已知化石种及最近亲缘种的宏观形态和微细构造特征对比,建立一新种Platycladus tengchongensis P.Deng et B.N.Sun sp.nov.。基于当前新种与现生种Platycladus orientalis和化石种Platycladus yunnanensis在宏观形态及角质层特征的相似性,统计了3个种的气孔密度和气孔指数,并用气孔比率法重建了云南腾冲上新世晚期和云南梁河晚中新世的古大气CO2浓度分别为417.9×10-6(386.5×10-6~471.3×10-6)和409.9×10-6(392.2×10-6~433.3×10-6),结果与Berner全球碳平衡模型中CO2浓度变化曲线上的变化范围基本相符,故表明Platycladus tengchongensis和Platycladus yunnanensis叶片可以作为测量古大气CO2浓度变化的生物指标。根据文中恢复的云南西部上新世晚期和晚中新世古大气CO2浓度平均值均高于现在,推测新近纪时期云南西部的气候比现在温暖。综合云南腾冲地区已有的古气候研究与化石和现生叶片角质层特征的对比分析,认为云南腾冲上新世晚期气候较为温暖湿润。此外,文中化石的发现为侧柏属自然分布的研究提供了宝贵的材料。
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    冀北滦平盆地榆树下剖面大北沟组岩石地层、生物地层及其地质年代探讨
    覃祚焕,席党鹏,徐延康,魏丰,丁聪,俞志强,万晓樵
    2017, 24(1): 78-105. 
    DOI: 10.13745/j.esf.2017.01.006

    摘要 ( 193 )   PDF(3156KB) ( 303 )  
    滦平盆地榆树下剖面大北沟组出露完全、沉积连续、化石丰富,是研究热河生物群的起源、早期演化以及中国陆相晚侏罗世—早白垩世过渡地层的关键层位。论文对人工新揭露出的榆树下剖面进行了精细的实测;阐明了大北沟组与张家口组界线的标志,为凝灰质碎屑岩(沉积岩)的出现与晶屑岩屑熔凝灰岩(火山岩)的结束;大店子组与大北沟组界线的标志,为“蜂窝梁砾岩”或与之相当的粗碎屑岩的出现。剖面的主体大北沟组总厚度为224.51 m,可分为3段46层。大北沟组二段与一段界线的标志,为正常沉积岩(不含或很少火山物质,开始出现丰富化石)的出现并取代凝灰质碎屑岩成为主要的岩层;大北沟组三段与二段界线的标志清晰,为一套青灰色粉砂凝灰岩的出现。依据新采集到的化石并结合前人资料,完成了榆树下剖面大北沟组综合生物地层的建立。首次在大北沟组二段中上部发现了介形类化石,并可延伸到三段顶部;初步鉴定出介形类化石9属17种,可划分为LuanpingellaPseudoparacypridopsisEoparacypris组合带,并可进一步细分为Luanpingella postacuta和Pseudoparacypridopsis mountfieldensis 2个亚带。叶肢介化石的首现面在二段底部,可贯穿至三段顶部;叶肢介组合带的划分参考前人的结果,由下至上分为Nestoria pissoviJibeilimnadia ovata、Nestoria pissoviKeratestheria gigantea和Yanshania xishunjingensisY.subovata 3个化石带。昆虫化石主要分布在二段中部至三段中上部的页岩中,仅为三尾拟蜉蝣(Ephemeropsis trisetaris)一个种,据此建立昆虫类Ephemeropsis trisetaris化石带。此外,参考前人资料,尝试建立了大北沟组孢粉、双壳类和鱼类化石带。在大北沟组介形类、叶肢介、孢粉等生物的年代特征分析的基础上,结合大北沟组同位素测年结果、磁性年代特征和生物归属的认识,将大北沟组的地质时代归为早白垩世。
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    中国侏罗纪古气候分区与演变
    邓胜徽,卢远征,赵怡,樊茹,王永栋,杨小菊
    2017, 24(1): 106-142. 
    DOI: 10.13745/j.esf.2017.01.007

    摘要 ( 403 )   PDF(6334KB) ( 665 )  
    以古生物学和沉积学资料为主,结合地球化学和植物化石气孔器参数等资料系统分析了中国侏罗纪的气候特征、气候分区及其演变过程。侏罗纪时期的气温明显比现代为高,但无论是温度还是湿度都经历了强烈的变化,可划分为早侏罗世早中期、晚期,中侏罗世早、晚期以及晚侏罗世等5个演化阶段,各阶段气候分区特征明显。其中,早侏罗世早中期(大致为埃唐日期—普林斯巴赫期)可划分为5个气候区,自北而南依次为黑龙江东部乌苏里温凉气候区、北方暖温带潮湿气候区、东南热带亚热带潮湿气候区、西南热带亚热带半干旱半潮湿气候区以及西藏—滇西热带海洋干旱气候区。其中,北方暖温带潮湿气候区范围最大,占据了昆仑—秦岭—大别山一线以北的广大地区。早侏罗世晚期(图阿尔期)总体升温并趋于干旱化,依然可以划分为5个气候区,但北方暖温带潮湿气候区由于南界的大幅度向北移而大为缩小,范围最广的是中部热带亚热带半干旱半潮湿气候区。中侏罗世早期(阿伦期—巴柔期)气温较早侏罗世晚期明显下降,北方暖温带潮湿气候区南界向南推移,基本恢复到了早侏罗世早中期的范围,东南地区为热带亚热带半干旱半潮湿气候。中侏罗世晚期(巴通期—卡洛维期)又复升温趋干,气候区界线再度北移,暖温带潮湿气候区范围再次大幅度缩小到燕辽及东北地区,热带亚热带半潮湿半干旱气候区范围扩大至整个华北与西北地区,南方则为热带亚热带干旱气候区。晚侏罗世气温进一步升高,暖温带潮湿气候区退缩至东北一隅,除滇、藏热带海洋干旱气候区外,其他广大地区均为热带亚热带干旱气候,且多地出现荒漠化。
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    松科1井南孔嫩江组磁性矿物组合特征及其意义
    李海燕,周庭红,张世红,刘光泓,吴怀春,杨天水,赵坤玲
    2017, 24(1): 143-153. 
    DOI: 10.13745/j.esf.2017.01.008

    摘要 ( 196 )   PDF(2549KB) ( 244 )  
    对松辽盆地松科1井南孔嫩江组(嫩一段上部至嫩二段下部,972.46~1 060.24 m)开展了岩石磁学研究,发现其顶部层段(A段,972.46~979 m)的磁化率和剩磁均受控于磁铁矿,中间层段(B段,979~1 025 m)和下部层段(C段,1 025~1 060.24 m)的磁化率主要受控于顺磁性矿物,但其主要携磁矿物仍是少量的磁铁矿。A段沉积物中的磁铁矿含量最多,且粒度最粗;B段沉积物中的磁铁矿含量最少,粒度中等;C段沉积物中的磁铁矿含量中等,粒度最细。松科1井南孔嫩江组不同层段沉积物中磁性矿物组合的不同特征揭示了还原成岩作用对沉积物的影响、盆地的构造抬升运动和古气候变化。首先,不同层段沉积物受到还原成岩作用不同程度的影响,A段沉积物几乎不受影响,B段和C段沉积物均受到较强的影响,从而形成A/B界线。其次,磁学参数的周期性小幅波动记录了松辽盆地古气候的周期性变化。最后,B/C段界线处磁学参数的突然快速变化可能与松辽盆地东部逐渐抬升所引起的物源变化(由南北向转变为东西向)有关。
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    分子标志物揭示的松辽盆地晚三冬期气候环境
    童晓宁,胡建芳,祝孟博,彭平安,席党鹏,宋建中
    2017, 24(1): 154-165. 
    DOI: 10.13745/j.esf.2017.01.009

    摘要 ( 177 )   PDF(1715KB) ( 239 )  
    松辽盆地发育了一套连续的晚白垩世陆相沉积地层,是研究古气候/环境的理想场所。本研究以松辽盆地露头剖面为研究材料,通过测定总有机碳(TOC)含量、稳定碳同位素(δ13Corg)组成和一些分子标志物,并分析它们在整个剖面的分布和变化特征,重建了松辽盆地晚三冬期的气候环境变化。结果显示:(1)松辽盆地晚三冬期湖泊沉积物有机质丰度表现出阶段Ⅰ和Ⅲ高,阶段Ⅱ和Ⅳ相对较低的特征,主要受水生生物繁盛程度和保存条件的控制。阶段Ⅰ和Ⅲ,较高TOC值、相对偏负δ13Corg值和分子标志物(正构烷烃、C30甾烷系列化合物和藿烷)组成和分布显示有机质来源于藻类、细菌和陆地植物;阶段Ⅱ高丰度中碳数正烷烃分布特征表明有机质主要来源于水生生物;阶段Ⅳ持续偏正δ13Corg值显示出来源于陆地有机质输入逐渐增加。(2)Pr/Ph值的变化显示松辽古湖泊晚三冬期水体从还原变到氧化,再到还原,再逐渐变为氧化的环境变化过程;阶段Ⅰ和Ⅱ高Ga/C30Hop值显示嫩江组一段存在显著的水体分层。(3)C30甾烷系列化合物(24正丙基胆甾烷、24异丙基胆甾烷和甲藻甾烷)的检出表明松辽盆地晚三冬期发生了海侵事件。阶段Ⅲ C30甾烷含量显著高于阶段Ⅰ表明嫩江组二段下部的海侵程度显著强于嫩江组一段。此外,高C30甾烷含量对应于高TOC值,显示出海侵发生的层位与烃源岩发育的层位吻合。
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    松辽盆地晚三冬期的黑碳记录及其古环境意义
    祝孟博,宋建中,童晓宁,胡建芳,席党鹏,曹怀仁,彭平安
    2017, 24(1): 166-173. 
    DOI: 10.13745/j.esf.2017.01.010

    摘要 ( 131 )   PDF(1197KB) ( 240 )  
    黑碳(BC)是生物质和化石燃料等不完全燃烧产生的含碳物质,古老沉积物中的黑碳记录可以重建过去的火灾事件和陆地植被演化历史。文中通过对晚三冬期松辽盆地姚家车站剖面、后金沟剖面和岳王城剖面的黑碳记录进行分析,来揭示嫩江组一段到二段下部的火灾事件、气候特征及植被变化信息。研究结果显示:嫩江组一段BC的含量较低,为0%~0.22%,表明可能存在的火灾事件规模很小;在该段时期有几次BC/TOC值较高,暗示着小规模的火灾事件。在嫩二段下部BC的含量突然升高,最高可达1.4%,反映了大规模火灾事件的发生。黑碳的稳定碳同位素(δ13CBC)数据表明:在嫩一段,黑碳的δ13CBC值(-29.4‰~-25.0‰)表现为逐渐偏正的趋势,可能是由大气CO2浓度逐渐降低所导致;在嫩二段下部,δ13CBC值先呈现突然偏负的趋势,可能是由于大规模的火灾事件以及火山活动引起的大气CO2浓度短暂升高以及植被类型的变化所造成的,之后δ13CBC值又表现为逐渐偏正的特征。综合来看,在嫩江组一段仅发生小规模火灾事件,嫩二段下部则发生大规模火灾事件,由嫩江组一段到二段下部大气CO2浓度呈现降低—升高—再降低的变化趋势。
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    深时海洋与湖泊
    藏南白垩纪—古近纪岩石地层厘定与构造地层划分
    胡修棉,李娟,安慰,王建刚
    2017, 24(1): 174-194. 
    DOI: 10.13745/j.esf.2017.01.011

    摘要 ( 192 )   PDF(4320KB) ( 454 )  
    岩石地层的厘定是一件基础而重要的工作,集中体现了一个阶段对地层的综合认识水平;对一个地区而言,建立行之有效的岩石地层划分方案具有重要的意义。文中详细介绍和评述了藏南白垩纪—古近纪(含中新世)33个岩石地层单元,其中特提斯喜马拉雅南带13个、特提斯喜马拉雅北带9个、日喀则弧前盆地带9个、雅鲁藏布缝合带2个。特提斯喜马拉雅南带白垩系包括古错村组、东山组、察且拉组、冷青热组、波林夏拉组、岗巴村口组、旧堡组、遮普惹山坡组、宗山组;古近系包括基堵拉组、宗浦组、恩巴组、扎果组;特提斯喜马拉雅北带白垩系包括维美组、日朗组、甲不拉组、床得组;古近系包括宗卓组、甲查拉组、蹬岗组、桑单林组、者雅组;日喀则弧前盆地带白垩系包括桑祖岗组、昂仁组、帕达那组、曲贝亚组,古近系包括曲下组、加拉孜组、达金组;中新统包括秋乌组、大竹卡组;雅鲁藏布缝合带包括白垩系冲堆组、渐新统—中新统柳区群。文中在结合物源分析、盆地演化等研究资料基础上,划分了7个构造地层单元:其中印度亚洲大陆碰撞后的新生代2个(TS1、TS2)、碰撞前白垩纪印度北缘3个(TSI3、TSI4、TSI5)、亚洲南缘2个(TSL3、TSL4)。
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    藏南贡嘎晚侏罗世—早白垩世海相地层地球化学特征与古海洋环境演化
    高莲凤,周巍,张盈,冷春鹏,张振国,姚纪明,崔岳,万晓樵
    2017, 24(1): 195-204. 
    DOI: 10.13745/j.esf.2017.01.012

    摘要 ( 149 )   PDF(1249KB) ( 266 )  
    西藏南部有出露良好的海相侏罗纪—白垩纪地层。本研究针对采自藏南贡嘎东拉剖面的样品进行了常量、微量和稀土元素分析,探讨晚侏罗世—早白垩世海洋沉积环境的演化。Fe2O3+MgO与TiO2、Al2O3/SiO2关系判别图显示,从晚侏罗世维美组到早白垩世桑秀组,研究区经历了从大陆岛弧到大洋岛弧的构造演化。Mn、Fe、V、Co、Ni、REE等指标元素,和U/Th、V/Cr、Sr/Ba、Lan /Ybn、V/(V+Ni)等比值结合显示:沉积条件也从维美组浅海富氧、低盐、高沉积速率的环境演化为早白垩世桑秀组深海、水体分层、盐度升高、沉积速率降低,具有明显深海沉积特征的环境。地化数据分析结果总体上与岩性成因分析相一致,即维美组砂岩所指示的浅海相沉积,桑秀组从下部的粉砂岩到上部钙质泥岩,经历了水体由浅到深的变化过程。
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    松辽盆地青山口组二段下部湖泊水体环境变化
    曹怀仁,胡建芳,彭平安,席党鹏
    2017, 24(1): 205-215. 
    DOI: 10.13745/j.esf.2017.01.013

    摘要 ( 145 )   PDF(1759KB) ( 239 )  
    以松辽盆地李家坨子露头剖面为研究对象,利用热解和生物标志化合物数据研究了青山口组二段下部(K2qn2)的沉积水体环境。该剖面样品成熟度均较低,氢指数和氧指数分别介于210~773(mg HC/g TOC)和2~188(mg CO2/g TOC),其交叉图表明有机质主要来源于水生生物。根据地球化学数据,整个剖面湖泊水体环境演化可分为3个演化时期:阶段Ⅰ的伽马蜡烷指数及芳基类异戊二烯/菲比值较低,结合低的重排甾烷/规则甾烷比值及姥鲛烷/植烷比值和脱羟基维生素指数交叉图,指示湖水以半咸水的缺氧条件为主。阶段Ⅱ中,24-正丙基胆甾烷和24-异丙基胆甾烷含量变化证明该阶段发生短时间尺度的海水入侵事件,并导致半深湖到深湖相的缺氧环境;海水入侵带来大量的海洋生物、氧气、营养有机质及含硫物质,使得湖水盐度升高并以半咸水到咸水为主;高丰度的芳基类异戊二烯化合物反映该时期水体中富含自由态的H2S,并且伴随水体分层、透光带缺氧及化跃层上移现象。但是,阶段Ⅱ演化的后期阶段湖水以淡水到半咸水沉积为主,同时氧含量升高,指示淡水输入量增加。阶段Ⅲ沉积时期因受到半干旱气候条件的影响,水体出现高盐度、缺氧且化跃层较浅的沉积环境,此时期动荡的水体不利于绿硫细菌的生长发育及游离态H2S的保存。
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    深时研究与钻探
    松辽盆地白垩系大陆科学钻探“松科2井”选址
    王璞珺,刘海波,任延广,万晓樵,王树学,瞿雪姣,蒙启安,黄永建,黄清华,高有峰,王成善
    2017, 24(1): 216-228. 
    DOI: 10.13745/j.esf.2017.01.014

    摘要 ( 186 )   PDF(2436KB) ( 373 )  
    松辽盆地大陆科学钻探工程已经进行了十余年(2005—2016),松科1井于2007年完钻,松科2井于2014年开钻,预计2017年底完钻。该工程的目标是通过实施“2井4孔”钻探,打穿松辽盆地白垩系,获取万米连续高分辨率的陆相地质记录,用以研究白垩纪时期的温室气候变化,以期更好地应对全球变暖使人类面临的挑战。据此确定松科2井的选址原则:地层沉积记录连续;以沉积岩为主,尤其是以湖相细碎屑岩为主;厚度尽可能薄;构造简单;地面施工条件好。松科2井选在松辽盆地徐家围子断陷中沙河子组湖相泥岩最为发育的宋站地区。钻探主要目的层为下白垩统断陷层序的营城组、沙河子组和火石岭组。钻遇主要岩性为含火山岩和火山碎屑岩的砂岩、粉砂岩、泥岩、煤层互层序列,以河湖相反映还原环境的暗色岩系为主。期间穿过断陷层顶(T4)、底(T5)界面,上下白垩统界面和白垩系/侏罗系(K/J)界面等反映区域构造成盆作用的重要地质界线,还会取得与白垩纪超静磁带(CNS)和全球大洋缺氧事件(OAE-1)等重要地质事件相对应的连续岩心记录。
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    大陆科学钻探开展古气候研究进展
    高远,王成善,黄永建,胡滨
    2017, 24(1): 229-241. 
    DOI: 10.13745/j.esf.2017.01.015

    摘要 ( 152 )   PDF(2120KB) ( 447 )  
    当前气候变化问题已经引起全社会的广泛关注。地质历史时期(包括第四纪和“深时”)的古气候研究可为了解现代气候变化提供借鉴,大陆科学钻探成为开展此研究的重要手段。文中对大陆科学钻探开展古气候研究的进展作一综述。获取连续沉积记录是大陆科学钻探的最大优势,地质学家通过对岩心建立高分辨率年代地层框架和应用多种古气候替代性指标,重建地质历史时期不同时间尺度上的陆地古气候变化,发现并精确厘定陆地古气候古环境快速变化事件,进而通过精细对比陆地海洋古气候记录,揭示气候变化的过程和机制。这些研究成果将加深人类对地球气候系统的认识,并为未来气候预测提供科学依据。可以预见,大陆科学钻探将成为古气候研究的一种常用手段,在未来的古气候研究领域,特别是“深时”温室气候研究中发挥更加重要的作用。
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    松辽盆地白垩系大陆科学钻探松科2井钻遇地层界面及岩性剖面预测
    高有峰,瞿雪姣,蒋丽君,王树学,王璞珺
    2017, 24(1): 242-256. 
    DOI: 10.13745/j.esf.2017.01.016

    摘要 ( 164 )   PDF(3057KB) ( 304 )  
    在松辽盆地白垩纪大陆科学钻探松科2井实施前,以钻井地质设计为基础,结合区域地层特征、地球物理资料和邻井钻探结果,参照油气勘探生产标准和经验,对松科2井钻遇主要界面深度进行预测,建立基本框架,同时预测全井段岩性序列、可能的油气水情况和故障层段,最终建立松科2井综合模拟柱状图。各主要地层界面预测深度为:嫩江组二段顶面(T06)950 m,姚家组顶面(T1)1 245 m,泉头组顶面(T2)1 680 m,登娄库组顶面(T3)2 530 m,营城组顶面(T4)2 965 m,沙河子组顶面(T41)3 320 m,火石岭组顶面(T42)5 670 m,基底顶面(T5)6 240 m。岩性剖面的预测主要分为两部分:(1)T41之上参考邻井宋深3井钻遇岩性序列;(2)T41之下则根据地震剖面、其他钻遇相当层位的邻井和区域地层特征综合预测。主要目的层岩性特征如下:营城组上部为粗砂岩、砾岩、砂砾岩,下部为厚层凝灰岩、安山玄武岩、流纹岩夹泥岩,底部为砾岩;沙河子组为泥岩夹煤线、细砂岩、粉砂岩和泥质粉砂岩;火石岭组上部为凝灰岩、泥岩、英安岩和安山岩,下部为泥岩夹细粉砂岩,含煤;基底为极低级或高级成岩的石炭—二叠系沉积地层。松科2井模拟柱状图是钻探工程施工的主要依据,同时也为其他科学钻探工程模拟柱状图的编制提供借鉴。
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    松辽盆地白垩系大陆科学钻探松科2井:井底温度、地层压力预测
    瞿雪姣,杨立伟,薛璇,高有峰,王璞珺
    2017, 24(1): 257-264. 
    DOI: 10.13745/j.esf.2017.01.017

    摘要 ( 185 )   PDF(1164KB) ( 267 )  
    松辽盆地白垩系大陆科学钻探松科2井设计井深达6 400 m,是东亚地区最深的科学探井。松辽盆地地温梯度高,深层孔隙流体压力组成与分布十分复杂,因此准确预测地层温度和压力,对整个钻探工程至关重要。通过对松科2井井区探井测温、试油数据的整理分析,探索目的层地温、地温梯度、地层压力与深度规律,对井底温度进行预测,并对主要目的层地层压力和地层破裂压力进行分段预测。利用深度与地温关系、深度与地温梯度关系和深井对比等方法,综合预测6 400 m井底温度为238.83~265.11 ℃。利用松科2井井区地层压力与深度关系,破裂压力系数平均值和DrillWorks软件计算结果,综合预测营城组、沙河子组、火石岭组井底地层压力分别为30.54~37.72、33.22~59.52和59.52~67.18 MPa,地层破裂压力分别为52.35~58.62,61.88~105.68和104.57~118.03 MPa。
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    松辽盆地松科2井下白垩统营城组火山沉积序列精细刻画
    高翔,高有峰,瞿雪姣,李宏浩,陈桐,王璞珺
    2017, 24(1): 265-275. 
    DOI: 10.13745/j.esf.2017.01.018

    摘要 ( 171 )   PDF(1711KB) ( 406 )  
    中国白垩纪大陆科学钻探松科2井连续获取营城组岩心365.32 m,岩心直径为214 mm,岩心收获率达98.47%,是迄今直径最大,收获率最高且保存最为完整的营城组岩心,这些宝贵资料为营城组研究提供了前所未有的机遇。营城组时期与AptianAlbian对应。通过对松科2井营城组岩心的精细描述,揭示了营城组火山沉积序列及其建造过程。营城组主要包括沉积岩与火山岩两大岩类,共计17种岩石类型,其中沉积岩9种(砾岩、粗砂岩、中砂岩、细砂岩、粉砂岩、粉砂质泥岩、泥岩,含角砾凝灰质砂岩、凝灰质砂岩)、火山岩类8种(流纹岩、流纹质角砾集块岩、流纹质角砾集块熔岩、流纹质熔结凝灰熔岩、流纹质含角砾熔结凝灰熔岩、隐爆角砾岩、安山质集块熔岩与凝灰岩)。沉积相为扇三角洲相,具体分为扇三角洲平原亚相、扇三角洲前缘亚相与前扇三角洲亚相,分流河道微相、扇间沼泽微相,水下分流河道微相、河口砂坝微相与静水泥质沉积微相。火山岩相包括爆发相和喷溢相,具体分为空落亚相、热碎屑流亚相、喷溢相中部亚相和上部亚相。沉积岩与火山岩交替出现于营城组中,主要发育3期沉积岩与3期火山岩,自下而上形成3个完整的沉积火山旋回,即沉积岩Ⅰ火山岩Ⅰ、沉积岩Ⅱ火山岩Ⅱ和沉积岩Ⅲ火山岩Ⅲ。这一发现对于重新认识营城组时期构造火山盆地充填规律,可能具有重要启示。文中精细的描述资料为今后相关的深入研究提供了迄今最精准的基本地质素材。
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    非主题来稿选登
    麦哲伦海山群MK海山富钴结壳钙质超微化石生物地层学研究
    任向文,I.PULYAEVA,吕华华,石学法,曹德凯
    2017, 24(1): 276-296. 
    DOI: 10.13745/j.esf.2017.01.019

    摘要 ( 142 )   PDF(5180KB) ( 268 )  
    富钴结壳是发育在深海海山之上的一种重要沉积矿产资源,建立准确可靠的年代学格架,无论对富钴结壳成矿作用研究还是对古海洋环境研究,都具有重要意义。但迄今为止,由于定年技术的限制,可靠的富钴结壳年代学框架资料并不多。文中以钙质超微化石生物地层学方法为主要手段,并结合Co经验公式法、样品的结构特征和磷酸盐化作用时代等资料,对麦哲伦海山群MK海山MKD133号富钴结壳样品的年代学框架进行了综合限定。研究结果如下。(1) 该样品剖面从下到上可以分4层,分别为:磷块岩基岩,其中包括R层(残留层)结壳,时代为112.0~70.6 Ma B.P.;I层,进一步划分为I1和I2层,其时代分别为55.0~48.0 Ma B.P.和44.0~23.0 Ma B.P.;Ⅱ层,时代为23.0~14.0 Ma B.P.;Ⅲ层,时代为5.0~0 Ma B.P.。(2) 该富钴结壳样品在生长过程中发育了3个生长间断,分别为:基岩与I1层之间的生长间断,时代为70.6~55.0 Ma B.P.;I1层与I2层之间的生长间断,时代为48.0~44.0 Ma B.P.;Ⅱ层与Ⅲ层之间的生长间断,时代为14.0~5.0 Ma B.P.。
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    塔里木盆地东北缘库鲁克塔格地区新元古代构造沉积演化
    石开波,刘波,刘红光,刘建强,潘文庆
    2017, 24(1): 297-307. 
    DOI: 10.13745/j.esf.2017.01.020

    摘要 ( 195 )   PDF(3234KB) ( 399 )  
    塔里木盆地库鲁克塔格地区保存了完整的新元古代南华纪—震旦纪地层,具有从早南华世火山岩碎屑岩沉积,到晚南华世—早震旦世碎屑沉积,再到晚震旦世碎屑岩碳酸盐岩沉积的演化过程。其中发育贝义西期、阿勒通沟期、特瑞艾肯期、汉格尔乔克期4期冰川沉积以及贝义西期、阿勒通沟期、扎摩克提期、水泉期4期火山作用。新元古代库鲁克塔格地区为大陆边缘裂谷,早南华世为强烈拉张断陷阶段,晚南华世—早震旦世为断陷向坳陷转变阶段,晚震旦世为稳定沉降阶段。以兴地断裂为界,南北两区具有不同的构造沉积演化特征,早南华世南区为火山岩喷发中心,形成火山岩高地,北区为裂谷沉积中心,发育滨岸陆棚沉积体系,整体具有南高北低的构造格局。晚南华世—早震旦世继承早南华世构造格局,南区以三角洲沉积为主,北区发育陆棚沉积体系。晚震旦世,南北两区沉积差异减弱,南区发育碳酸盐岩台地,北区为碎屑岩与碳酸盐岩混积陆棚。晚南华世—震旦纪南区结束火山活动,而北区发育多期次的火山岩。
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    华南陡山沱组磷块岩中微米级自形钠长石的发现及其可能成因
    李凯月,佘振兵
    2017, 24(1): 308-320. 
    DOI: 10.13745/j.esf.2017.01.021

    摘要 ( 206 )   PDF(2172KB) ( 350 )  
    文中报道了在华南新元古代震旦纪陡山沱组磷块岩中首次发现的大量微米级自形长石。岩相学观察显示这些长石为自形半自形板柱状,呈团聚状或分散状产于砂级胶磷矿颗粒中,粒径大多在10~30 μm,光学显微镜下无法观察到双晶。扫描电镜能谱(EDS)半定量分析表明这些自形长石为钠长石。电子探针(EPMA)分析显示所测样品钠长石端员(Ab)平均含量为97.96%,与典型自生钠长石成分一致。钠长石所包裹有机质的拉曼光谱特征指示其经历的最高温度不超过350 ℃,排除了其来源于高温的岩浆岩或高级变质岩的可能性。以上资料表明这些微米级自形长石为典型的自生成因高纯钠长石,可能形成于磷块岩的早期成岩阶段。自生钠长石与丝状化石常相伴出现,与前人通过嗜碱菌还原黏土矿物实验所获得微米级长石及微生物的产出关系相似;钠长石核部可见富含有机质,表明后者可能促进了矿物的生长。文中提出磷块岩中自生钠长石的成因模式:钠长石的Al和Si来自于黏土矿物的分解,该过程可能受嗜碱微生物介导;Al和Si与来源于海水或碳氟磷灰石晶格中的Na+结合,在低温条件下结晶形成高纯度钠长石。微生物及其相关有机分子可能为钠长石结晶提供了成核点。
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    应用水化学方法识别人类活动对地下水水质影响程度:以柳江盆地为例
    彭聪,何江涛,廖磊,张振国
    2017, 24(1): 321-331. 
    DOI: 10.13745/j.esf.2017.01.022

    摘要 ( 172 )   PDF(2087KB) ( 370 )  
    近年来,我国地下水水质受人为与自然双重因素的影响正不断恶化。其中,人类活动作用影响尤为突出。应用水化学方法识别人类活动对地下水水质影响的程度主要依据人类活动导致地下水化学特征的变化,通过其变化程度的大小从而得出人类活动影响强度的大小。该方法基于地下水化学指标背景值的获取技术,充分考虑各水化学指标之间的联系,利用反映水化学演化特征的5种水化学图与马氏距离相结合,识别并量化异常,最终得出影响程度分级。评价结果不仅可识别出无明显地表污染源引发的水质变化,量化人类活动对地下水水质影响程度,还能预测地下水受污染潜在风险。在柳江盆地的应用结果表明,该地区地下水水质受到人类活动影响比较大的区域主要分布在南部石门寨镇及北部驻操营镇,且南部较北部地区影响程度更为严重,这与研究区人口分布密集度及煤矿分布区域较为吻合。对比研究区水质图可知,驻操营北部及东部落地区地下水可能遭受污染的风险较大。该方法与根据某些指标的变异程度进行识别的方法相比,评价结果可靠程度更高,且以背景值获取方法为基础,得出的异常程度分级更具科学性。
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